摘要
三维自由弯曲成形技术是塑性成形技术领域近几十年来革命性的技术创新。该技术将先进的多轴伺服联动控制技术与塑性成形加工技术相结合，通过多轴伺服联动控制弯曲模的运动轨迹实现复杂构件的弯曲成形。相对于传统的管材弯曲成形技术，该技术成形精度高、零件形状复杂、回弹容易控制，在航空航天、核电、汽车、船舶等重要军民工业领域具有重要的应用价值。因此，开展三维自由弯曲成形机理及成形工艺研究、关键工艺参数对成形结果的影响规律研究、三维自由弯曲成形工艺装置的研制对推动我国航空航天等先进制造业整体技术水平的提升具有重要意义。 本文基于三轴结构的自由弯曲成形基本原理，对金属管材自由弯曲成形机理及成形工艺，关键工艺参数对成形结果的影响规律以及相关成形工艺装置的研制开展了深入的研究工作。 (1)基于三轴结构自由弯曲成形装置的基本原理，进行了自由弯曲成形机理及成形工艺分析。分析了自由弯曲成形过程中管坯上的应力、应变分布规律及中性层变化规律；构建了自由弯曲成形偏心距-弯曲半径数学模型并设计了复杂构件自由弯曲成形工艺解析方法，获得了成形系统空间运动轨迹分布特点。 (2)借助于建立的自由弯曲成形有限元分析计算模型，研究了关键参数对成形结果的影响规律。首先，通过有限元仿真计算，验证了本文所设计的复杂构件自由弯曲成形工艺的可靠性。其次，通过有限元仿真分析了模具与管坯之间的间隙、导向机构倒角半径、摩擦系数、送料速度对成形结果的影响规律。 (3)研制了三轴结构的自由弯曲成形工艺装置。设计了包括球面轴承、弯曲模、导向机构等在内的自由弯曲成形模具并研制了自由弯曲成形相关工艺装置。研究了弯曲模偏心距U与管坯弯曲半径R之间所满足的函数关系并进行了典型平面及三维空间零件的自由弯曲成形实验。
NETL